深孔爆破技術(shù)在立井井筒揭煤中的應(yīng)用

羊群山 何杰兵

1 工程概況

淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦位于安徽省淮南市潘一區(qū)境內(nèi),現(xiàn)生產(chǎn)能力為350萬(wàn) t/年,技改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力為 600萬(wàn)t/年。該礦第二副井工程由煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì),深度為848.5m,設(shè)計(jì)凈直徑為7.0m,是技改擴(kuò)建工程中一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目。

第二副井井筒8-2煤層頂板深度為778.74m,厚3.85m,通過(guò)前探測(cè)壓顯示該煤層瓦斯壓力3.0MPa,并取樣化驗(yàn)8-2煤瓦斯突出指標(biāo):F=0.34,ΔP=10,K=29.41。根據(jù)井筒檢查孔地質(zhì)報(bào)告,該區(qū)段8煤瓦斯含量為7.24 m3/t。

2 問(wèn)題分析

設(shè)計(jì)方案采用抽排法揭煤,施工抽采鉆孔11圈,共計(jì)328個(gè),均進(jìn)入8-2煤層底板0.5m,最外層鉆孔控制到井筒輪廓線外14m,鉆孔與8煤層中厚面交點(diǎn)的距離為0.78 m～2.33m。55 d施工303個(gè)抽采鉆孔,全部合茬,利用井下-530m兩臺(tái)水平2BE1-253型水環(huán)真空泵抽采。自抽采以來(lái),開始3 d～4 d內(nèi),抽采瓦斯純量在70m3/d左右,以后的抽采瓦斯純量不足30m3/d,平均抽采濃度0.45%,抽采純流量0.05 m3/min,抽采量極低,抽采45 d,累計(jì)抽采瓦斯2119 m3。

分析原因是由于8-2煤層煤質(zhì)松軟、煤層瓦斯吸附力強(qiáng)和透氣性系數(shù)低造成的,嚴(yán)重影響了瓦斯抽采效果。

3 深孔爆破增透解決方案

為了提高8-2煤層透氣性,提高瓦斯抽采量,決定利用第10圈部分鉆孔采取深孔爆破技術(shù)進(jìn)行增透爆破。

3.1 爆破孔布置

由于第10圈布置的45個(gè)抽采瓦斯孔瓦斯抽采量極低,為了增強(qiáng)整體煤層透氣性,研究決定利用第10圈23個(gè)抽采孔經(jīng)套孔或者進(jìn)行擴(kuò)孔作為增透爆破孔。增透爆破孔布置如圖1所示。

3.2 爆破方案

1)套孔或者擴(kuò)孔。為了將直徑38 mm～43 mm自制專用爆破藥管全部安裝在煤層段,選用直徑70mm鉆頭對(duì)抽采孔進(jìn)行套孔或擴(kuò)孔,并將孔內(nèi)煤巖屑排出孔外,以便裝藥,同時(shí)做好鉆孔編號(hào)、鉆孔直徑、見煤位置、止煤位置等記錄工作。

2)裝藥參數(shù)。在23個(gè)爆破鉆孔煤層段裝藥,即23個(gè)孔都施工完后,進(jìn)行逐個(gè)孔探測(cè),每探測(cè)1個(gè)孔后,按照鉆孔穿過(guò)煤層的長(zhǎng)度進(jìn)行裝藥,裝藥方式見圖2。

由于炮孔內(nèi)有煤渣,同時(shí)又受地應(yīng)力的影響,為防止塌孔,在鉆探孔管拔出后,需立即將爆破藥管按其自身螺紋逐管對(duì)接裝入炮孔中,在最后兩管藥內(nèi)各安裝2發(fā)煤礦許用電雷管,并將其雷管腳線剪斷,留10cm長(zhǎng),剪下的腳線用于母線(又稱膠質(zhì)導(dǎo)線)與管壁的固定。雷管按如圖3所示的并聯(lián)方式連接,其接頭用絕緣膠布裹緊,防止斷路和短路。尤其注意將母線固定于管壁側(cè)面,以防管與孔壁的摩擦致使雷管腳線與母線脫落,從而導(dǎo)致雷管斷路或短路。

裝藥前對(duì)雷管進(jìn)行導(dǎo)通檢查,其導(dǎo)通電阻符合要求,方可將雷管裝入藥柱頭內(nèi),封孔后對(duì)雷管再進(jìn)行一次導(dǎo)通檢查。

3)封孔。裝藥完畢后,隨即采用壓風(fēng)噴泥封孔器進(jìn)行封孔,封孔潮濕黃土粒度選用10mm以下為宜,壓風(fēng)保證0.4 MPa以上。封孔長(zhǎng)度由巖石孔長(zhǎng)度決定,封孔時(shí),持封孔器輸送管的操作人員應(yīng)注意安全,防止孔內(nèi)煤、泥砂由于壓風(fēng)作用沖出傷人,可以用麻袋片護(hù)住孔口,以免煤、泥砂沖出。封孔器如圖4所示。

若孔內(nèi)有水,可先向孔內(nèi)裝入黃砂進(jìn)行封堵,最后用黃泥封孔,其長(zhǎng)度不小于3m,以防止穿孔。

4)啟爆。啟爆前要對(duì)并聯(lián)的雷管進(jìn)行最后一次導(dǎo)通檢查,確定電阻值與正常值符合,配備2名放炮員,采用GFB-1200型礦用發(fā)爆器,在地面井口附近設(shè)置的安全地點(diǎn)一次性啟爆。采用孔內(nèi)并聯(lián)、網(wǎng)內(nèi)串聯(lián)的啟爆方式。

4 實(shí)施爆破效果監(jiān)測(cè)

采取深孔增透爆破以來(lái),通過(guò)對(duì)瓦斯抽采鉆孔的抽采瓦斯量進(jìn)行監(jiān)測(cè),同時(shí)監(jiān)測(cè)該井筒抽采系統(tǒng)總的瓦斯抽采量,抽采瓦斯純量達(dá)68 m3/d,平均抽采濃度 0.57%,抽采純流量0.08 m3/min,抽采量明顯提高,爆破增透效果十分明顯。

12d累計(jì)抽采瓦斯量為4070m3,加上風(fēng)排瓦斯量3594.2 m3,瓦斯抽采率達(dá)34%。瓦斯預(yù)抽采率大于30%,立即施工5個(gè)瓦斯殘余壓力鉆孔進(jìn)行封孔和瓦斯壓力測(cè)量工作,測(cè)定結(jié)果顯示瓦斯殘余壓力為0.24 MPa,小于臨界值0.74 MPa,且在施工鉆孔的過(guò)程中未出現(xiàn)任何動(dòng)力現(xiàn)象,可以采取遠(yuǎn)距離放炮一次性揭穿煤層。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)深孔爆破技術(shù)增強(qiáng)煤層透氣性,提高瓦斯抽采率,本方法適用于煤層瓦斯吸附力強(qiáng)和煤質(zhì)松軟、煤層透氣性差、利用現(xiàn)有抽排設(shè)備施工效果不明顯的雙突礦井。在較短的時(shí)間內(nèi)完成了抽采任務(wù),達(dá)到防治煤與瓦斯突出的目的,為礦井安全揭煤創(chuàng)造了有利條件,加快了施工速度的同時(shí),也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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